CN116884826A - 隔栅中的等离子体后气体注入 - Google Patents

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Abstract

提供一种等离子体处理装置。该等离子体处理装置包括：等离子体腔室；处理腔室；等离子体源；和隔栅，包括多个孔，该隔栅被配置为允许中性自由基从等离子体腔室经由孔流入处理腔室，该隔栅包括：气体输送系统，限定了沿隔栅的圆周方向延伸的通道，气体输送系统包括将通道分成第一通道和第二通道的壁、沿隔栅的径向方向定位在第一通道中偏离圆周中心的入口、以及经由通道与入口处于流体连通的多个出口。气体输送系统被配置成从多个出口将气体注入到中性自由基。壁限定沿圆周方向间隔开的多个开口，以提供第一通道与第二通道之间的流体连通。气体经入口进入第一通道，继而从第一通道经多个开口进入第二通道，然后经多个出口离开第二通道。

Description

隔栅中的等离子体后气体注入
本申请是名称为“隔栅中的等离子体后气体注入”、申请日为2020年01月16日、申请号为202080003858.7的中国申请的分案申请。
技术领域
本公开总体上涉及一种等离子体处理装置，并且更具体地涉及在该等离子体处理装置的隔栅中的等离子体后气体注入。
背景技术
等离子体处理广泛用于半导体工业中，用于沉积、刻蚀、抗蚀剂去除以及半导体晶片和其它工件的相关处理。等离子体源(例如，微波、ECR、感应电等)通常用于等离子体处理以产生用于处理工件的高密度等离子体和反应性物质。等离子体处理装置可以用于去胶处理，诸如光刻胶去除。等离子体去胶工具可以包括产生等离子体的等离子体腔室和处理工件的单独的处理腔室。该处理腔室可以是该等离子体腔室的“下游”，使得该工件不直接暴露于该等离子体。隔栅可用于将处理腔室与等离子体腔室分离。隔栅可以对中性粒子是透明的，但对来自等离子体的带电粒子是不透明的。该隔栅可以包括一个或多个带有孔的片材。
发明内容
本公开的实施方案的方面和优点将在以下描述中部分地阐述，或者可以从描述中获悉，或者可以通过实施方案的实践获悉。
提供一种等离子体处理装置。该等离子体处理装置包括：等离子体腔室；处理腔室，其包括可操作以支撑基材的基材支架；被配置为在等离子体腔室中产生等离子体的等离子体源；和隔栅，其将等离子体腔室与处理腔室隔开，隔栅包括多个孔，隔栅被配置为允许中性自由基从等离子体腔室经由孔流入处理腔室，隔栅包括：气体输送系统，其限定了沿隔栅的圆周方向延伸的通道，气体输送系统包括将通道分成第一通道和第二通道的壁、沿隔栅的径向方向定位在第一通道中偏离圆周中心的入口、以及经由通道与入口处于流体连通的多个出口，其中，气体输送系统被配置成从多个出口将气体注入到中性自由基，其中，壁限定沿圆周方向间隔开的多个开口，以提供第一通道与第二通道之间的流体连通，并且其中，气体经入口进入第一通道，继而从第一通道经多个开口进入第二通道，然后经多个出口离开第二通道。
在另一方面，提供了一种等离子体处理装置。该等离子体处理装置包括：处理腔室；在处理腔室中的工件支架，工件支架可操作以在处理腔室中支撑第一工件和第二工件，工件支架包括第一处理站和第二处理站、以及由第一处理站和第二处理站限定的位于工件支架中间的开口，第一处理站被配置成支撑第一工件，第二处理站被配置成支撑第二工件；泵端口，其被配置成从处理腔室排出气体，泵端口位于工件支架下方；且其中开口提供将气体从处理腔室排出到泵端口的路径，开口包括多个孔，其中，开口包括位于开口上的可移除的盖，盖限定多个孔。
参考以下描述和所附权利要求书可更好地理解各种实施方案的这些和其它特征、方面和优点。并入本说明书并构成本说明书的一部分的附图示出了本公开的实施方案，并且与说明书一起用于解释相关原理。
附图说明
在参照附图的说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的实施方案的详细讨论，其中：
图1描绘了根据本公开的示例实施方案的示例等离子体处理装置；
图2描绘了根据本公开的示例实施方案的等离子体后气体注入；
图3描绘了根据本公开的示例实施方案的等离子体处理装置的隔栅的俯视图；
图4描绘了根据本公开的示例实施方案的隔栅的气体输送系统的俯视图；
图5描绘了根据本公开的示例实施方案的通过隔栅的气体输送系统的气体流；
图6描绘了根据本公开的示例实施方案的气体输送系统的俯视图；
图7描绘了根据本公开的示例实施方案的气体输送系统的俯视图；
图8描绘了根据本公开的示例实施方案的气体输送系统的俯视图；
图9描绘了根据本公开的示例实施方案的气体输送系统的俯视图；
图10描绘了根据本公开的示例实施方案的气体输送系统的俯视图；
图11描绘了根据本公开的示例实施方案的气体输送系统的俯视图；
图12描绘了根据本公开的示例实施方案的气体输送系统的俯视图；
图13描绘了根据本公开的示例实施方案的通过隔栅的气体输送系统的气体流；
图14描绘了根据本公开的示例实施方案的气体输送系统的俯视图；
图15描绘了根据本公开的示例实施方案的隔栅的部件的框图；
图16描绘了根据本公开的示例实施方案的通过隔栅的气体输送系统的气体流；
图17描绘了根据本公开的示例实施方案的气体输送系统的俯视图；
图18描绘了根据本公开的示例实施方案的气体输送系统的俯视图；
图19描绘了根据本公开的示例实施方案的气体输送系统的俯视图；
图20描绘了根据本公开的示例实施方案的气体输送系统的俯视图；
图21描绘了根据本公开的示例实施方案的示例双腔室等离子体处理装置；
图22描绘了根据本公开的示例实施方案的双腔室等离子体处理装置的示例处理腔室的平面图；
图23描绘了根据本公开的示例实施方案的双腔室等离子体处理装置的示例处理腔室的平面图；
图24描绘了根据本公开的示例实施方案的示例开口；
图25描绘了根据本公开的示例实施方案的示例开口；
图26描绘了根据本公开的示例实施方案的示例开口；以及
图27描绘了根据本公开的示例实施方案的示例开口。
具体实施方式
现在将详细参考实施方案，在附图中示出其一个或多个示例。提供每个示例是为了解释实施方案，而不是对本公开进行限制。实际上，对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本公开的范围或精神的情况下，可以对实施方案进行各种修改和变化。例如，作为一个实施方案的一部分示出或描述的特征可与另一实施方案一起使用以产生又一实施方案。因此，本发明的各方面旨在涵盖这些修改和变化。
本发明的示例性方面涉及一种等离子体处理装置。一种等离子体处理装置可以包括等离子体腔室，其中使用诸如感应耦合等离子体源的等离子体源产生等离子体。该等离子体处理装置可以包括处理腔室。该处理腔室可以包括工件支架(例如，基座)以支撑工件。等离子体腔室和处理腔室可由隔栅隔开。根据本公开的示例方面，等离子体处理装置可以包括气体入口，用于在隔栅处或在隔栅下方将气体注入到等离子体后混合物中(例如，等离子体后气体注入“PPGI”)。
例如，在一些实施方案中，隔栅可以包括气体输送系统。该气体输送系统可以限定通道、入口以及多个出口。该多个出口中的每个出口可以经由该通道与该入口处于流体连通。以这种方式，与等离子体后气体注入相关的气体可以分别经由入口和出口进入和离开通道。如将在下面更详细地讨论的，隔栅的气体输送系统可以配置成减少或消除与在处理腔室中布置的工件上进行的处理工艺(例如，刻蚀工艺、带材处理工艺、表面处理工艺等)相关的不均匀性。
在一些实现方式中，由气体输送系统的第一部分限定的通道的部分可以不同于由气体输送系统的第二部分限定的通道的部分。例如，由第一部分限定的通道的部分的宽度可以小于由第二部分限定的通道的部分的宽度。以这种方式，由第一部分限定的通道的部分可以比由第二部分限定的通道的部分窄。在替代实现方式中，由第一部分限定的通道的部分的宽度可以大于由第二部分限定的通道的部分的宽度。以这种方式，由第一部分限定的通道的部分可以比由第二部分限定的通道的部分宽。
在一些实施方式中，入口可以由气体输送系统的第一部分限定。另外，该多个出口可以包括第一组出口和第二组出口。该第一组出口可以由该第一部分限定。该第二组出口可以由该第二部分限定。在一些实现方式中，第一组出口的直径可以不同于第二组出口的直径。例如，包括在第一组出口中的每个出口的直径可以小于(例如，更小)包括在第二组出口中的每个出口的直径。以这种方式，经由由气体输送系统的第二部分限定的出口离开通道的气体的体积可以大于经由由气体输送系统的第一部分限定的出口离开通道的气体的体积。在替代实现方式中，包括在第一组出口中的每个出口的直径可以大于(例如，更大)包括在第二组出口中的每个出口的直径。以这种方式，经由第一组出口离开通道的气体的体积可以大于经由第二组出口离开通道的气体的体积。
在一些实施方式中，由气体输送系统的第一部分限定的出口的数量可以小于由气体输送系统的第二部分限定的出口的数量。以这种方式，经由由气体输送系统的第二部分限定的出口离开通道的气体量可以大于经由由气体输送系统的第一部分限定的出口离开通道的气体量。在可选实施方式中，由气体输送系统的第一部分限定的出口的数量可以大于由气体输送系统的第二部分限定的出口的数量。以这种方式，经由由气体输送系统的第一部分限定的出口离开通道的气体量可以大于经由由气体输送系统的第二部分限定的出口离开通道的气体量。
在一些实现方式中，阻挡材料可以放置在多个出口中的一个或多个出口上。例如，阻挡材料可以放置在由气体输送系统的第一部分限定的出口上。因此，通道内的气体必须经由由气体输送系统的第二部分限定的出口离开通道。可替代地，阻挡材料可以放置在由第二部分限定的出口上，使得通道内的气体必须经由由第一部分限定的出口离开通道。以这种方式，可以使流出通道的气流不对称，在一些情况下，这对于减少与在工件上进行的处理工艺相关的不均匀性是合乎需要的。
在一些实现方式中，气体输送系统可以包括将通道分成第一通道和第二通道的壁。该壁可以限定多个开口以在第一通道与第二通道之间提供流体连通。以这种方式，经由入口进入第一通道的气体可以以均匀的方式进入第二通道。然后该气体可以经由该多个开口以更均匀的方式离开该第二通道，这可以减少或消除与在该工件上执行的处理工艺相关联的不均匀性。
在一些实现方式中，气体输送系统可以限定多个通道。例如，气体输送系统可以限定第一通道、第二通道、第三通道和第四通道。然而，应当理解，气体输送系统可以配置成限定更多或更少的通道。该气体输送系统可以进一步限定多个入口。例如，气体输送系统可以限定第一入口、第二入口、第三入口和第四入口。然而，应当理解，气体输送系统可以限定更多或更少的入口。该第一入口可以与该第一通道处于流体连通。该第二入口可以与该第二通道处于流体连通。该第三入口可以与该第三通道处于流体连通。该第四入口可以与该第四通道处于流体连通。
在一些实现方式中，该气体输送系统可以限定多个出口。例如，该气体输送系统可以限定第一组多个出口、第二组多个出口、第三组多个出口和第四组多个出口。该第一组多个出口可以经由该第一通道与该第一入口处于流体连通。该第二组多个出口可以经由该第二通道与该第二入口处于流体连通。该第三组多个出口可以经由该第三通道与该第三入口处于流体连通。该第四组多个出口可以经由该第四通道与该第四入口处于流体连通。如下面将更详细讨论的，可以控制进入多个通道(例如，第一通道、第二通道、第三通道和第四通道)的气流，以控制在工件上进行的处理工艺的均匀性(例如，方位角均匀性控制)。
在一些实施方式中，等离子体处理装置可以包括多个独立可控制的阀，其配置为调节进入由气体输送系统限定的多个通道的气体流。例如，该多个阀可以包括第一阀、第二阀、第三阀和第四阀。然而，应当理解，可以使用更多或更少的阀。在一些实现方式中，该多个阀(例如，第一阀、第二阀、第三阀、第四阀)中的每一个联接在气体供应源与该多个入口中的相应入口之间。例如，该第一阀可以联接在该气体供应源与该第一入口之间。该第二阀可以联接在该气体供应源与该第二入口之间。该第三阀可以联接在该气体供应源与该第三入口之间。最后，该第四阀可联接在该气体供应源与该第四入口之间。
在一些实现方式中，该多个阀中的每个阀在打开位置与关闭位置(例如，在打开位置与关闭位置之间的某处)之间可移动，以调节进入该气体输送系统的相应通道中的气体流。例如，当第一阀处于打开位置时，气体可以从气体供应源流动到第一通道。相反，当第一阀处于关闭位置时，气体不能从气体供应源流向第一通道。这样，可以根据需要控制多个阀的位置(例如，打开或关闭)，以控制向气体输送系统提供气体的方式。以这种方式，气体可以根据需要进入和离开一个或多个通道，以减少或消除与在工件上进行的处理工艺相关的不均匀性。
根据本公开的隔栅提供了许多技术益处。例如，隔栅可以配置成减少或消除与在处理腔室内对工件进行的处理工艺相关的不均匀性。以此方式，可以改进和/或更精确地控制处理工艺。
为了说明和讨论的目的，参考处理半导体晶片工件来讨论本公开的示例方面。使用本文所提供的揭示内容，所属领域的技术人员将了解，在不脱离本发明的范围的情况下，本发明的各个方面可与其它工件的处理结合使用。示例性工件包括玻璃板、膜、带、太阳能电池板、反射镜、液晶显示器、半导体晶片等。如本文所用，术语“约”与数值结合使用可指在所述数值的20％内。
具有带有气体输送系统的隔栅的示例等离子体处理装置
现在参考附图，图1示出了根据本公开的示例实施方案的等离子体处理装置100。等离子体处理装置100可以包括处理腔室110和等离子体腔室120。处理腔室110可以经由等离子体处理装置100的隔栅200与等离子体腔室120分离。等离子体处理装置100还可以包括布置在处理腔室110内的工件支架或基座112。基座112可以配置成支撑工件114。
等离子体腔室120可以包括由任何合适的介电材料(例如，石英)形成的侧壁122。等离子体腔室120可以进一步包括至少部分地由侧壁122支撑的顶板124。如图所示，等离子体腔室120的内部125可以至少部分地由隔栅116、侧壁122和顶板124限定。
该等离子体处理装置100可包括邻近等离子体腔室120的侧壁122的外表面布置的感应线圈130。感应线圈130可以通过合适的匹配网络132耦合到RF功率发生器134。反应物和载气可以通过气体供应源150提供到等离子体腔室120的内部125。当感应线圈130由来自RF功率发生器134的RF功率激发时，在等离子体腔室120中感应出基本感应的等离子体。在特定实施方案中，等离子体处理装置100可包括接地法拉第笼128以减少感应线圈130到等离子体的电容耦合。
在一些实施方式中，感应等离子体(即，等离子体生产区)和期望的粒子(例如，中性粒子)可以经由由隔栅200限定的多个孔(未示出)从等离子体腔室120流到工件114。隔栅200可用于对由等离子体腔室120中的等离子体产生的颗粒进行离子过滤。通过隔栅116的颗粒可以在处理腔室110中暴露于工件114(例如，半导体晶片)，用于工件的表面处理(例如，去除光致抗蚀剂)。
更具体地，在一些实施方案中，隔栅200可以对中性物质是透明的，但对来自等离子体的带电粒子是不透明的。例如，带电粒子或离子可以在隔栅200的壁上复合。隔栅200可以包括一个或多个栅板材，这些栅板材具有根据每个片材的孔图案而分布的孔。每个栅板的孔图案可以相同或不同。
图2描绘了根据本公开的示例实施方案配置成用于等离子体后气体注入的示例隔栅116。更具体地，隔栅组件116包括以平行关系布置的第一栅板116a和第二栅板116b，用于离子/UV过滤。
第一栅板116a和第二栅板116b可以是彼此平行的关系。第一栅板116a可以具有包括多个孔的第一隔栅图案。第二栅板116b可以具有包括多个孔的第二隔栅图案。第一隔栅图案可以与第二隔栅图案相同或不同。带电粒子(例如，离子)可以在通过隔栅116中的每个栅板116a、116b的孔的它们的路径中的壁上复合。中性物质(例如，自由基)可以相对自由地流过第一栅板116a和第二栅板116b中的孔。
在第二栅板116b之后，可以配置气体注入源117(例如，气体端口)以允许气体进入自由基。然后，这些自由基可以穿过第三栅板116c以暴露于该工件。气体可以用于各种目的。例如，在一些实施方案中，气体可以是中性气体或惰性气体(例如，氮气、氦气、氩气)。气体可用于冷却自由基以控制通过隔栅的自由基的能量。在一些实施方案中，蒸发的溶剂可以经由气体注入源117或另一气体注入源(未示出)注入到隔栅116中。在一些实施方案中，可将期望分子(例如烃分子)注入自由基中。
图2所示的等离子体后气体注入是为了示例的目的而提供的。本领域的普通技术人员将理解，根据本公开的示例实施方案，在用于等离子体后气体注入的隔栅中实现一个或多个气体端口存在多种不同的配置。该一个或多个气体端口可以设置在任意栅板之间，可以向任意方向注入气体或分子，且可以用于隔栅处的多个等离子体后气体注入区进行均匀性控制。
应当理解，隔栅116可以包括任何合适数量的栅板。例如，如图2所示，隔栅116可以包括三个栅板(例如，第一栅板116a、第二栅板116b、第三栅板116c)。在替代实现方式中，隔栅116可以包括更多或更少的栅板。例如，在一些实现方式中，隔栅116可以包括第一栅板116a和第三栅板116c。在这样的实现方式中，气体注入源117可以配置成允许气体进入从第一栅板116a流动到第三栅板116c的自由基内。
例如，某些示例实施方案可以在中心区域和外围区域中的隔栅处注入一种或多种气体或分子。在不偏离本公开的范围的情况下，可以提供在隔栅处具有气体注入的更多区域，诸如三个区域、四个区域、五个区域、六个区域等。这些区域可以以任何方式被分割，诸如径向地、方位角地或以任何其他方式。例如，在一个示例中，在隔栅处的等离子体后气体注入可以被分成围绕隔栅的周边的中心区域和四个方位区域(例如，象限)。
现在参考图3，提供了根据本公开的隔栅200的示例实施方案。如图所示，隔栅200可以具有环形形状。然而，应当理解，隔栅200可以具有任何合适的形状。例如，在一些实现方式中，隔栅200可以具有方形形状或矩形形状。
如图所示，隔栅200可以限定包括径向方向R和周向方向C的坐标系。隔栅200可以包括气体输送系统202。隔栅200还可以包括布置在由气体输送系统202限定的开口206(图4)内的表面204。如图所示，表面204可以限定多个孔208。以这种方式，等离子体腔室120的内部125内的中性自由基可以经由孔208流入处理腔室110。
在一些实施方式中，隔栅200的气体输送系统202可以限定通道210、入口220和多个出口230。多个出口230的每个出口可以经由通道210与入口220流体连通。现在简要参考图5，在一些实施方式中，气体供应源150可以经由一个或多个导管与气体输送系统202的入口220流体连通。以这种方式，可以将来自气体供应源150的气体300提供给隔栅200的气体输送系统202。特别地，气体300可以分别经由入口220和多个出口230进入和离开气体输送系统202的通道210。在一些实施方式中，经由多个出口230离开通道210的气体300可以流入隔栅和/或处理腔室110(图1)，用于等离子体后气体注入到流过隔栅的中性自由基的混合物中。如将在下面讨论的，可以控制经由多个出口230离开通道210的气体300的均匀性以改善在处理腔室110内布置的工件114(图1)上进行的处理工艺(例如，刻蚀工艺、带材处理工艺、表面处理工艺等)的均匀性。
现在参考图6，提供了隔栅200(图3)的气体输送系统202的实施方案。如图所示，入口220可以由气体输送系统202的第一部分(例如，在沿着径向方向R的虚线上方)限定。如下面将更详细讨论的，由气体输送系统202的第一部分限定的通道210的部分可以不同于由气体输送系统202的第二部分限定的通道210的部分(例如，在沿着径向方向R的虚线下方)。
在一些实现方式中，由第一部分限定的通道210的部分的宽度可以小于由第二部分限定的通道210部分的宽度。以这种方式，由第一部分限定的通道210的部分可以比由第二部分限定的通道210的部分窄。在替代实现方式中，由第一部分限定的通道210的部分的宽度可以大于由第二部分限定的通道210的部分的宽度。以这种方式，由第一部分限定的通道210的部分可以比由第二部分限定的通道210的部分宽。
现在参考图7，提供了隔栅200(图3)的气体输送系统202的另一个实施方案。如图所示，入口220可以由气体输送系统202的第一部分(例如，在沿着径向方向R的虚线上方)限定。如下面将更详细讨论的，由气体输送系统202的第一部分限定的出口230的直径可以不同于由气体输送系统202的第二部分(例如，在沿着径向方向R的虚线下方)限定的出口230的直径。
在一些实现方式中，该多个出口230可以包括第一组出口和第二组出口。第一组出口可以由气体输送系统202的第一部分限定。第二组出口可以由气体输送系统202的第二部分限定。在一些实现方式中，第一组出口的直径可以小于(例如，更小)第二组出口的直径。以此方式，经由第二组出口离开通道210的气体300的体积可以大于经由第一组出口离开通道210的气体的体积。在替代实现方式中，第一组出口的直径可以大于(例如，更大)第二组出口的直径。以此方式，经由第一组出口离开通道210的气体300的体积可以大于经由第二组出口离开通道210的气体的体积。
现在参考图8，提供了隔栅200(图3)的气体输送系统202的又一实施方案。如图所示，入口220可以由气体输送系统202的第一部分(例如，在沿着径向方向R的虚线上方)限定。如下面将更详细讨论的，由气体输送系统202的第一部分限定的出口230的数量可以不同于由气体输送系统202的第二部分(例如，在沿着径向方向R的虚线下方)限定的出口230的数量。
在一些实施方式中，由气体输送系统202的第一部分限定的出口230的数量可以小于由气体输送系统202的第二部分限定的出口230的数量。以这种方式，经由由气体输送系统202的第二部分限定的出口230离开通道210的气体300的量可以大于经由由气体输送系统202的第一部分限定的出口230离开通道210的气体300的量。在可选实施方式中，由气体输送系统202的第一部分限定的出口230的数量可以大于由气体输送系统202的第二部分限定的出口230的数量。以这种方式，经由由气体输送系统202的第一部分限定的出口230离开通道210的气体300的量可以大于经由由气体输送系统202的第二部分限定的出口230离开通道210的气体300的量。
现在参见图9至图12，根据本公开的示例实施方案提供了隔栅200(图3)的各个实施方案。如图所示，入口220可以由气体输送系统202的第一部分(例如，在沿着径向方向R的虚线上方)限定。如下面将更详细讨论的，多个出口230中的一个或多个出口可以被阻挡以调节气体300离开通道210的方式。
如图9所示，阻挡材料400可以放置在由气体输送系统202的第三部分(例如，在虚线左侧)限定的出口230上。以这种方式，气体300只能经由由气体输送系统202的第四部分(例如，在虚线右侧)限定的出口230离开通道210。或者，如图10所示，阻挡材料400可以放置在由气体输送系统202的第四部分限定的出口230上。以这种方式，气体300只可以通过由气体输送系统202的第三部分限定的出口230离开通道210。
如图11所示，阻挡材料400可以放置在由气体输送系统202的第一部分(例如，沿径向R在虚线上方)限定的出口230的上方。以这种方式，气体300只能经由由气体输送系统202的第二部分(例如，沿径向R在虚线下方)限定的出口230离开通道210。或者，如图12所示，阻挡材料400可以放置在由气体输送系统的第二部分限定的出口230上。以这种方式，气体300只可以通过由气体输送系统202的第一部分限定的出口230离开通道210。
现在结合参考图13和14，根据本公开的示例实施方案提供隔栅200(图3)的气体输送系统202的另一实施方案。图13和14所描绘的气体输送系统202可以包括与图3至5所描绘的气体输送系统202相同或相似的部件。例如，气体输送系统202可以限定入口220和多个出口230。然而，与图3至5所示的气体输送系统相反，图13和14所示的气体输送系统202的内部被分成第一通道212和第二通道214。如下面将更详细讨论的，将气体输送系统202的内部分成第一通道212和第二通道214可以改善在处理腔室110内布置的工件114(图1)上进行的处理工艺的均匀性。
如图所示，入口220可以与第一通道212流体连通。以此方式，气体300可以经由入口220进入第一通道212。然后气体300可以经由壁240中的多个开口242从第一通道212流动到第二通道214，该壁将气体输送系统的内部分成第一通道212和第二通道214。如图所示，多个开口242沿着圆周方向C彼此间隔开。在一些实现方式中，相邻开口242之间的间隔可以是均匀的。以这种方式，气体300可以以更均匀的方式进入第二通道214。然后，气体300可以经由多个出口230离开第二通道214并且流入隔栅200和/或处理腔室110(图1)。
现在参考图15，提供了隔栅200(图2)的气体输送系统202的另一个实施方案。如图所示，气体输送系统202可以限定多个通道。例如，气体输送系统202可以限定第一通道510、第二通道512、第三通道514和第四通道516。然而，应当理解，气体输送系统202可以配置成限定更多或更少的通道。
如图所示，气体输送系统202可以限定多个入口。例如，气体输送系统202可以限定第一入口520、第二入口522、第三入口524和第四入口526。然而，应当理解，气体输送系统202可以限定更多或更少的入口。第一入口520可以与第一通道510流体连通。第二入口522可以与第二通道512流体连通。第三入口524可以与第三通道514流体连通。第四入口526可以与第四通道516流体连通。
该气体输送系统202可以限定多个出口。例如，气体输送系统202可以限定第一多个出口530、第二多个出口532、第三多个出口534和第四多个出口536。第一多个出口530可以经由第一通道510与第一入口520流体连通。第二多个出口532可以经由第二通道512与第二入口522流体连通。第三多个出口534可以经由第三通道514与第三入口524流体连通。第四多个出口536可以经由第四通道516与第四入口526流体连通。如将在下面更详细地讨论的，可以控制气体300流入多个通道(例如，第一通道510、第二通道512、第三通道514和第四通道516)以改善在工件114(图1)上执行的等离子体刻蚀工艺的均匀性。
现在参考图16，多个独立可控制的阀可用于调节进入由气体输送系统202限定的多个通道的气流(图15)。例如，多个阀可以包括第一阀540、第二阀542、第三阀544和第四阀546。然而，应当理解，可以使用更多或更少的阀。在一些实现方式中，多个阀(例如，第一阀540、第二阀542、第三阀544、第四阀546)中的每一个联接在气体供应源150与多个入口中的相应入口之间。例如，第一阀540可以联接在气体供应源150与第一入口520之间。第二阀542可联接在气体供应源150和第二入口522之间。第三阀544可以联接在气体供应源150与第三入口524之间。最后，第四阀546可以联接在气体供应源150与第四入口526之间。如下面将更详细地讨论的，多个阀540、542、544、546中的每个阀可在打开位置和关闭位置之间移动，以调节进入气体输送系统202(图14)的相应通道510、512、514、516的气流，以允许后等离子体单独控制的气体注入PPIGI。
现在参见图17，第一阀540(图16)可致动到打开位置或朝向打开位置，以允许气体300从气体供应源150流到由气体输送系统202限定的第一通道510。更具体地，气体300可以经由第一入口520进入第一通道510。然后气体300可以经由第一多个出口530离开第一通道510，第一多个出口530经由第一通道510与第一入口520流体连通。在图17所示的实施方案中，仅第一阀540处于打开位置。因此，气体300不被提供给任何剩余通道(例如，第二通道512、第三通道514、第四通道516)。
现在参见图18，第二阀542(图16)可致动到打开位置或朝向打开位置，以允许气体300从气体供应源150流到由气体输送系统202限定的第二通道512。更具体地，气体300可以经由第二入口522进入第二通道512。然后气体300可以经由第二多个出口532离开第二通道512，该第二多个出口经由第二通道512与第二入口522流体连通。在图18所示的实施方案中，仅第二阀542处于打开位置。因此，气体300不被提供给任何剩余通道(例如，第一通道510、第三通道514、第四通道516)。
现在参见图19，第三阀544(图16)可致动到打开位置，以允许气体300从气体供应源150流到由气体输送系统202限定的第三通道514。更具体地，气体300可以经由第三入口524进入第三通道514。然后气体300可以经由第三多个出口534离开第三通道514，该第三多个出口534经由第三通道514与第三入口524流体连通。在图19所示的实施方案中，仅第三阀544处于打开位置。因此，气体300不被提供给任何剩余通道(例如，第一通道510、第二通道512、第四通道516)。
现在参见图20，第四阀546(图16)可致动到打开位置，以允许气体300从气体供应源150流到由气体输送系统202限定的第四通道516。更具体地，气体300可以经由第四入口526进入第四通道516。然后气体300可以经由第四多个出口536离开第四通道516，该第四多个出口536经由第四通道516与第四入口526流体连通。在图20所示的实施方案中，仅第四阀546处于打开位置。因此，气体300不被提供给任何剩余通道(例如，第一通道510、第二通道512、第三通道514)。
应当理解，阀540、542、544、546的任何合适的组合可以被致动至打开位置。例如，在一些实现方式中，第一阀540以及第二阀542、第三阀544和第四阀546中的至少一个可以被致动至打开位置。以这种方式，经由第一多个出口530、以及第二多个出口532、第三多个出口534和第四多个出口536中的至少一个，气体300可以离开气体输送系统202，以减少或消除与在处理腔室110(图1)内布置的工件114(图1)上进行的处理工艺相关的不均匀性(例如，方位角均匀性控制)。
具有带有开口的工件支架的示例性等离子体处理装置
本发明的另一示例方面涉及一种经由工件支架的开口实现更有效的泵送能力(例如，对称泵送)的等离子体处理装置。与处理工艺相关的不均匀性会对处理工艺性能产生影响。因此，可以期望减少或消除不均匀性。
例如，在一些实施方案中，开口可以位于工件支架的中间，以从等离子体处理装置排出气体，使得可以提供对称泵送，以获得更好的泵送能力。同样地，对布置在等离子体处理装置中的工件执行与处理工艺(例如，刻蚀工艺、去胶处理工艺、表面处理工艺等)相关联的不均匀性。
在一些实施方案中，开口可以具有多个孔以从等离子体处理装置排出气体。作为一个示例，该开口可以具有与生产相容的盖。该盖可以包括多个孔并且可以位于该开口的顶表面上。另外，盖还可以阻挡一些部件落入泵端口中以损坏可从等离子体处理装置排出气体的泵。作为另一个示例，开口本身可以具有多个孔以从等离子体处理装置排出气体。
根据本公开的示例方面，等离子体处理装置可以包括处理腔室、工件支架和泵端口。在该处理腔室中的该工件支架可以是可操作的以在该处理腔室中支撑第一工件和第二工件。该工件支架可以包括第一处理站和第二处理站。该第一处理站可以被配置成用于支撑该第一工件。该第二处理站可以被配置成用于支撑该第二工件。该泵端口可以从该处理腔室中排出气体。该泵端口可以位于该工件支架下方。该工件支架可以包括位于该第一处理站与该第二处理站之间的开口。该开口可以提供将气体从该处理腔室排出到该泵端口的路径。该开口可以包括多个孔以从该处理腔室排出气体。
在一些实施方案中，开口可以包括具有多个孔的盖。盖可位于开口的顶表面上。在一些实施方案中，开口本身可以是多个孔。
在一些实施方案中，多个孔可均匀分布。例如，多个孔可以具有相同的孔密度和/或相同的孔尺寸。
在一些实施方案中，多个孔可以是非均匀分布的。作为一个示例，多个孔的第一部分可以包括第一孔密度，并且多个孔的第二部分可以包括第二孔密度。第一孔密度可以不同于第二孔密度。可替代地和/或另外地，多个孔的第一部分的每个孔的直径可以不同于多个孔的第二部分的每个孔的直径。具有较大尺寸的孔可以提供更大的泵送能力，而具有较小尺寸的孔将提供扼流效应。
在一些实施方案中，对于对称泵送，盖可以是可移除的和/或可控制的。各种盖可以具有不同的孔分布(例如，孔密度、孔尺寸等)。例如，第一盖可以具有第一多个相同或不同的孔密度和第一多个相同或不同的孔尺寸。第二盖可具有第二多个相同或不同的孔密度和第二多个相同或不同的孔尺寸。第一多个孔密度和第一多个孔尺寸可以分别不同于第二多个孔密度和第二多个孔尺寸。在一些实施方案中，在特定处理工艺和/或各种处理工艺的步骤期间，可以从开口移除第一盖，并且可以将第二盖放置在开口上以用于特定处理工艺和/或第二处理工艺的第二步骤。在一些实施方案中，在过程测试期间，可以使用多个盖进行测试。可以从多个盖中选择一个或多个盖以减少与对布置在等离子体处理装置中的工件执行的处理工艺(例如，刻蚀工艺、去胶处理工艺、表面处理工艺等)相关联的不均匀性。
在一些实施方案中，开口可以是位于第一处理站和第二处理站之间的矩形形状。例如，开口的盖和/或开口自身可以是矩形形状。在一些实施方案中，开口可以包括第一曲面和相对的第二曲面。该第一曲面可以匹配该第一处理站的边缘部分。该相对的第二曲面可以匹配该第二处理站的边缘部分。例如，开口的盖和/或开口自身可以包括第一曲面和相对的第二曲面。然而，应了解，开口可呈被配置成提供有效泵送能力(例如，对称泵送能力)的任意形状。
在一些实施方案中，等离子体处理装置可以包括设置在处理腔室上方的等离子体腔室。该等离子体腔室可以经由隔栅(例如，图1至图20中所讨论的隔栅200)与该处理腔室分离。该等离子体处理装置可以进一步包括布置在该第一处理站上方的第一等离子体腔室。该第一等离子体腔室可以与第一感应等离子体源相关联。第一等离子体腔室可以通过第一隔栅(例如，图1至图20中所讨论的多隔栅200)与处理腔室分离。第二等离子体腔室可以布置在第二处理站的上方。该第二等离子体腔室可以与第二感应等离子体源相关联。第二等离子体腔室可以通过第二隔栅(例如，图1至图20中所讨论的多隔栅200)与处理腔室分离。
本公开的示例方面提供了许多技术效果和益处。例如，位于工件支架中间的开口可以提供更有效的泵送能力(例如，对称泵送)，从而减少与在等离子体处理装置中布置的工件上执行的处理工艺(例如，刻蚀处理、带材处理工艺、表面处理工艺等)相关联的不均匀性。此外，该开口可具有可移除和/或可控制的盖，该盖具有多个孔以提供从处理腔室排出气体的路径。同样地，可以选择期望的盖以提供更好的有效泵送能力和/或减少与处理工艺相关联的不均匀性。
图21描绘了根据本公开的示例实施方案的示例双室腔等离子体处理装置600。双室腔等离子体处理装置600包括处理腔室610和与处理腔室610分离的第一等离子体腔室620(例如，第一等离子体头)。双室腔等离子体处理装置600可以包括与第一等离子体腔室620基本相同的第二等离子体腔室640(例如，第二等离子体头)。顶板680可以布置在第一等离子体腔室620和第二等离子体腔室640的上方。
第一等离子体腔室620可以包括介电侧壁622。顶板680和介电侧壁622可以形成第一等离子体腔室内部625。介电侧壁622可以由任何合适的介电材料形成，诸如石英。
双室腔等离子体处理装置600可以包括第一感应耦合等离子体源635，该第一感应耦合等离子体源配置成在提供给第一等离子体腔室内部625的处理气体中产生等离子体。第一感应耦合等离子体源635可包括布置在介电侧壁622周围的感应线圈630。感应线圈630可以通过合适的匹配网络632耦合到RF功率发生器634。反应物和/或载气可以从气体供应源(未详细示出)提供到室内部。当用来自RF功率发生器634的RF功率激发感应线圈630时，在第一等离子体腔室内部625中感应出基本感应的等离子体。在一些实施方案中，第一等离子体腔室620可以包括接地的法拉第笼以减少感应线圈630与等离子体的电容耦合。
第二等离子体腔室640可以包括介电侧壁642。顶板680和介电侧壁642可以形成第二等离子体腔室内部645。介电侧壁642可以由任何合适的介电材料形成，诸如石英。
双室腔等离子体处理装置600可以包括第二感应耦合等离子体源655，该第二感应耦合等离子体源配置成在提供给第二等离子体腔室内部645的处理气体中产生等离子体。第二感应耦合等离子体源655可包括布置在介电侧壁642周围的感应线圈650。感应线圈650可以通过合适的匹配网络652耦合到RF功率发生器654。反应物和/或载气可以从气体供应源(未在图中示出)提供到第二等离子体腔室内部645。当用来自RF功率发生器654的RF功率激发感应线圈650时，在第二等离子体腔室内部645中感应出基本感应的等离子体。在一些实施方案中，第二等离子体腔室内部645可以包括接地的法拉第笼以减少感应线圈650到等离子体的电容耦合。
第一隔栅116可以将第一等离子体腔室620与处理腔室610分离。第一隔栅616可用于对由第一等离子体腔室620中的等离子体产生的颗粒进行离子过滤。通过第一隔栅616的颗粒可以在处理腔室中暴露于工件(例如，半导体晶片)，用于工件的表面处理(例如，光致抗蚀剂去除)。
更具体地，在一些实施方案中，第一隔栅616可以对中性物质是透明的，但对来自等离子体的带电粒子是不透明的。例如，带电粒子或离子可以在第一隔栅616的壁上复合。第一隔栅616可以包括一个或多个栅板材，这些栅板材具有根据每个片材的孔图案而分布的孔。每个栅板的孔图案可以相同或不同。
例如，孔可以根据多个孔图案分布在以基本平行的构造设置的多个栅板上，使得没有孔允许等离子体腔室和处理腔室之间的直接视线，以例如减少或阻挡UV光。取决于工艺，隔栅的一些或全部可以由导电材料(例如，Al、Si、SiC等)和/或非导电材料(例如，石英等)制成。在一些实施方案中，如果隔栅的一部分(例如栅板)由导电材料制成，则隔栅的该部分可以接地。在一些实施方案中，第一隔栅616可以是具有气体输送系统202的隔栅200。
第二隔栅666可以将第二等离子体腔室640与处理腔室610分离。第二隔栅666可用于对由第二等离子体腔室640中的等离子体产生的颗粒进行离子过滤。通过第二隔栅666的颗粒可以在处理腔室中暴露于工件(例如，半导体晶片)，用于工件的表面处理(例如，光致抗蚀剂去除)。
更具体地，在一些实施方案中，第二隔栅666可以对中性物质是透明的，但对来自等离子体的带电粒子是不透明的。例如，带电粒子或离子可以在第二隔栅666的壁上复合。第二隔栅666可以包括一个或多个栅板材，这些栅板材具有根据每个片材的孔图案而分布的孔。每个栅板的孔图案可以相同或不同。
例如，孔可以根据多个孔图案分布在以基本平行的构造设置的多个栅板上，使得没有孔允许等离子体腔室和处理腔室之间的直接视线，以例如减少或阻挡UV光。取决于工艺，隔栅的一些或全部可以由导电材料(例如，Al、Si、SiC等)和/或非导电材料(例如，石英等)制成。在一些实施方案中，如果隔栅的一部分(例如栅板)由导电材料制成，则隔栅的该部分可以接地。在一些实施方案中，第二隔栅666可以是具有气体输送系统202的隔栅200。
该等离子体处理装置包括可操作以在处理腔室610中支撑第一工件614和第二工件624的工件支架612(例如，基座)。工件支架612可以包括第一处理站和第二处理站(在图22中示出)。第一处理站可以支撑第一工件614。第二处理站可以支撑第二工件624。
该等离子体处理装置包括泵端口670以从处理腔室610排出气体。泵端口670位于工件支架612下方。工件支架612可以包括位于第一处理站与第二处理站之间的开口(在图22中示出)。该开口可以提供从处理腔室610到泵端口670排出气体的路径。该开口可以包括多个孔以从处理腔室610排出气体。
图22描绘了根据本公开的示例实施方案的双室腔等离子体处理装置600的示例处理腔室610的平面图。工件支架612包括第一处理站612A和第二处理站612B。第一处理站612A支撑第一工件614。第二处理站612B支撑第二工件624。该工件支架612包括开口613A,该开口位于位于该第一处理站612A与该第二处理站612B之间，例如位于该工件支架612的中间。开口613A为矩形。
如图22所示，开口包括多个孔615以从处理腔室610排出气体。多个孔615均匀分布，具有相同的孔密度和相同的孔尺寸。
在一些实施方案中，开口613A可以包括具有多个孔615的盖。盖可以位于开口613A的顶表面上。该盖对于对称泵送可以是可移除的和/或可控制的。在一些实施方案中，开口613A自身可以具有多个孔615。
图23描绘了根据本公开的示例实施方案的双室腔等离子体处理装置600的示例处理腔室610的平面图。如图23所示，开口613B位于位于该第一处理站612A与该第二处理站612B之间，例如位于该工件支架612的中间。开口613B包括第一曲面617和相对的第二曲面619。该第一曲面617与该第一处理站612A的边缘部分相匹配。该相对的第二曲面与第二处理站612B的边缘部分相匹配。
如图23所示，开口包括多个孔615以从处理腔室610排出气体。多个孔615均匀分布，具有相同的孔密度和相同的孔尺寸。
在一些实施方案中，开口613B可以包括具有多个孔615的盖。盖可以位于开口613B的顶表面上。该盖对于对称泵送可以是可移除的和/或可控制的。在一些实施方案中，开口613B自身可以具有多个孔615。
在一些实施方案(图22和图23中未示出)中，多个孔615可以非均匀分布。作为一个示例，多个孔615的第一部分可以包括第一孔密度，并且多个孔的第二部分可以包括第二孔密度。第一孔密度可以不同于第二孔密度。可替代地和/或另外地，多个孔615的第一部分的每个孔的直径可以不同于多个孔615的第二部分的每个孔的直径。具有较大尺寸的孔可以提供更大的泵送能力，而具有较小尺寸的孔将提供一些扼流效应并使它们具有较小的泵送能力。在图24至图27中进一步描述了具有非均匀分布的孔的工件支架的示例。
图24描绘了根据本公开的示例实施方案的示例开口613A和613B。开口613A和开口613B具有由水平虚线划分的第一部分A 710和第二部分B 720。第一部分A 710位于水平虚线上方。第二部分B 720位于水平虚线下方。第一部分A 710中的孔可以包括第一孔密度，并且第二部分B 720中的孔可以包括第二孔密度。第一孔密度可以不同于第二孔密度。可替代地和/或另外地，第一部分A 710的每个孔的直径可以不同于第二部分B 720的每个孔的直径。
图25描绘了根据本公开的示例实施方案的示例开口613A和613B。开口613A和开口613B具有由竖直虚线划分的第一部分A 810和第二部分B 820。第一部分A 810位于竖直虚线的左侧。第二部分B 820位于竖直虚线的右侧。第一部分A 810中的孔可以包括第一孔密度，并且第二部分B820中的孔可以包括第二孔密度。第一孔密度可以不同于第二孔密度。可替代地和/或另外地，第一部分A 810的每个孔的直径可以不同于第二部分B 820的每个孔的直径。
图26描绘了根据本公开的示例实施方案的示例开口613A和613B。开口613A和开口613B具有由竖直虚线和水平虚线划分的第一部分A910、第二部分B 920、第三部分C 930和第四部分D 940。第一部分A 910位于竖直虚线的左侧并且在水平虚线的上方。第二部分B920位于竖直虚线的右侧并且在水平虚线的上方。第三部分C 930位于竖直虚线的左侧并且在水平虚线下方。第四部分D 940位于竖直虚线的右侧并且在水平虚线下方。第一部分A910、第二部分B 920、第三部分C 930和第四部分D 940中的一个或多个中的孔可以具有不同的孔密度。可替代地和/或另外地，第一部分A 910、第二部分B 920、第三部分C 930和第四部分D 940中的一个或多个中的孔可以具有不同的直径。
图27描绘了根据本公开的示例实施方案的示例开口613A和613B。开口613A和开口613B具有由第一斜虚线和第二斜虚线划分的第一部分A 915、第二部分B 925、第三部分C935和第四部分D 945。第一部分A 915、第二部分B 925、第三部分C 930和第四部分D 945中的一个或多个中的孔可以具有不同的孔密度。可替代地和/或另外地，第一部分A 915、第二部分B 925、第三部分C 935和第四部分D 945中的一个或多个中的孔可以具有不同的直径。
虽然已经关于其具体示例实施方案详细地描述了本主题，但是应当理解，本领域的技术人员在获得对前述内容的理解后，可以容易地产生对这些实施例的改变、变型和等同物。因此，本公开的范围是作为示例而不是作为限制，并且本公开不排除包括对本主题的这样的修改、变化和/或添加，这对于本领域的普通技术人员是显而易见的。

Claims (14)

1.一种等离子体处理装置，其包括：
等离子体腔室；
处理腔室，其包括可操作以支撑基材的基材支架；
被配置为在所述等离子体腔室中产生等离子体的等离子体源；和
隔栅，其将所述等离子体腔室与所述处理腔室隔开，所述隔栅包括多个孔，所述隔栅被配置为允许中性自由基从所述等离子体腔室经由所述孔流入所述处理腔室，所述隔栅包括：
气体输送系统，其限定了沿所述隔栅的圆周方向延伸的通道，所述气体输送系统包括将所述通道分成第一通道和第二通道的壁、沿所述隔栅的径向方向定位在所述第一通道中偏离圆周中心的入口、以及经由所述通道与所述入口处于流体连通的多个出口，
其中，所述气体输送系统被配置成从所述多个出口将气体注入到中性自由基，
其中，所述壁限定沿所述圆周方向间隔开的多个开口，以提供所述第一通道与所述第二通道之间的流体连通，并且
其中，所述气体经所述入口进入所述第一通道，继而从所述第一通道经所述多个开口进入所述第二通道，然后经所述多个出口离开所述第二通道。
2.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其中：
所述入口由所述气体输送系统的第一部分限定；
所述多个出口的第一组出口由所述气体输送系统的所述第一部分限定；且
所述多个出口中的第二组出口由所述气体输送系统的第二部分限定，所述第二部分不同于所述第一部分。
3.如权利要求2所述的等离子体处理装置，其中，包括在所述第一组出口中的每个出口的直径小于包括在所述第二组出口中的每个出口的直径。
4.如权利要求2所述的等离子体处理装置，其中，包括在所述第一组出口中并且定位在邻近所述入口的出口的直径小于包括在所述第一组出口中的每一个其他出口的直径。
5.如权利要求4所述的等离子体处理装置，其中，所述包括在所述第一组出口中的每一个其他出口的直径小于包括在所述第二组出口中的每个出口的直径。
6.如权利要求2所述的等离子体处理装置，其中，由所述气体输送系统的所述第一部分限定的所述通道的部分比由所述气体输送系统的所述第二部分限定的所述通道的部分窄。
7.如权利要求2所述的等离子体处理装置，其中，由所述气体输送系统的所述第一部分限定的所述通道的部分比由所述气体输送系统的所述第二部分限定的所述通道的部分宽。
8.如权利要求2所述的等离子体处理装置，其中，所述阻挡材料被定位在由所述气体输送系统的所述第一部分限定的所述第一组出口上方。
9.如权利要求2所述的等离子体处理装置，其中，所述阻挡材料被定位在由所述气体输送系统的所述第二部分限定的所述第二组出口上方。
10.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其中：
所述入口与所述第一通道流体连通；且
所述多个出口与所述第二通道流体连通。
11.一种等离子体处理装置，其包括：
处理腔室；
在所述处理腔室中的工件支架，所述工件支架可操作以在所述处理腔室中支撑第一工件和第二工件，所述工件支架包括第一处理站和第二处理站、以及由所述第一处理站和所述第二处理站限定的位于所述工件支架中间的开口，所述第一处理站被配置成支撑所述第一工件，所述第二处理站被配置成支撑所述第二工件；
泵端口，其被配置成从所述处理腔室排出气体，所述泵端口位于所述工件支架下方；且
其中所述开口提供将气体从所述处理腔室排出到所述泵端口的路径，所述开口包括多个孔，
其中，所述开口包括位于所述开口上的可移除的盖，所述盖限定多个孔。
12.如权利要求11所述的等离子体处理装置，其中，所述多个孔的第一部分包括第一孔密度，并且所述多个孔的第二部分包括第二孔密度，其中，所述第一孔密度与所述第二孔密度不同。
13.如权利要求11所述的等离子体处理装置，其中所述开口包括第一曲面和相对的第二曲面，所述第一曲面匹配所述第一处理站的边缘部分，所述相对的第二曲面匹配所述第二处理站的边缘部分。
14.如权利要求11所述的等离子体处理装置，进一步包括：
设置在所述处理腔室上方的等离子体腔室，所述等离子体腔室经由隔栅与所述处理腔室分离。
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